سیمان و انواع آن تعداد بازدید: ۴۴۳ (۱۳۹۷/۰۵/۰۸)

در سال 1756 ، یک مهندس عمران انگلیسی ، به نام جان اسمیتِن ، توانست با ترکیب نسبت های مختلفی از سنگ آهک و چند افزودنی دیگر سیمان پرتلند معمولی (OPC) را ابداع کند . تقریباً یک قرن بعد ، در سال 1858 ، یک شیمیدان آلمانی به نام فردریش هافمَن کوره های دوار را اختراع ، و فرآیند تولید سیمان را اساساً متحول کرد . این کوره ها کارگاه های سیمان را قادر می ساخت تا محصولشان را با تجانس مطلوب ، و در کمیتهای بسیار بالا تولید کنند.

 دستاوردهای ارزندۀ اسمیتِن و هافمَن سرمنشأ تحولات سودمندی شد که ، به مرور زمان ، موادی بی ارزش همچون خاک رُس و آهک را به کالایی مصرفی به نام " سیمان " تبدیل کرد . سیمان ماده‌ای چسبنده‌است که قابلیت چسبانیدن ذرات به یکدیگر و بوجود آوردن جسم یک پارچه از ذرات متشکله را داراست و از ترکیب مصالح آهکی، رس، سیلیس و اکسیدهای معدنی در دمای ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد ساخته می‌شود. به جسم حاصله ، پس از حرارت دادن کلینکر ‌گویند و از آسیاب کردن آن بهمراه مقدار مناسبی سنگ گچ سیمان بدست می آید . اندازه دانه های کلینکر 5 تا 20 میلی متر و رنگ آن سبز تیره است.

 اجزای تشکیل دهنده سیمان 

·       مصالح آهکی (حدود ۶۰٪ الی ۶۷٪) 

·       رس (حدود ۳٪ الی ۷٪) 

·       سیلیس (۱۷٪ الی ۲۷٪) 

انواع سیمان 

سیمان پرتلند نوع 1 ( سیمان پرتلند معمولی ) P.C - type I : 

در مواردی به کار می رود که هیچ گونه خواص ویژه مانند سایر انواع سیمان مورد نظر نیست. 

سیمان پرتلند نوع 2 ( P.C - type II ) : 

برای استفاده عمومی و نیز استفاده ویژه در مواردی که گرمای هیدراتاسیون متوسط مورد نظر است

سیمان پرتلند نوع 3 ( P.C - type III ): 

برای استفاده در مواقعی که مقاومت های بالا در کوتاه مدت مورد نظر است

سیمان پرتلند نوع 5 ( P.C - type V ) : 

در مواقعی که مقاومت زیاد در مقابل سولفات ها مورد نظر باشد استفاده می شود

سیمان سفید ( White Cement ) : 

برای استفاده در سطح ساختمان ها و مواقعی که استفاده از سیمان های بدون رنگ با مقاومت های بالا مورد نیاز باشد. از این سیمان در تولید انواع سیمان های رنگی استفاده می شود

سیمان سرباره ای ضد سولفات :( SR. slag Cement ) : 

در مواقعی که مقاومت متوسط در مقابل سولفات ها و یا حرارت هیدراتا سیون متوسط مورد نظر است، استفاده می گردد

سیمان پرتلند - پوزولانی ( P.P.Cement ) : 

در ساختمان های بتنی معمولی و بیشتر در مواردی که مقاومت متوسط در مقابل سولفات ها و حرارت هیدراتاسیون متوسط مورد نظر باشد استفاده می شود

سیمان پرتلند - آهکی ( P.K.Z.Cement ): 

 این نوع سیمان در تهیه ملات و بتن در کلیه مواردی که سیمان پرتلند نوع 1 به کار می رود قابل استفاده است. دوام بتن را در برابر یخ زدن، آب شدن و املاح یخ زا و عوامل شیمیایی بهبود می دهد. 

سیمان بنائی ( Masonry Cement ) : 

برای استفاده در مواقعی که ملات بنائی با مقاومت های کمتر از سیمان پرتلند نوع 1 مورد نیاز است

سیمان نسوز 450 ( Rf Cement 450 ) : 

حاوی بیش از 40% Al2O3 با اتصال هیدروکسیلی و فازهای کلسیم آلومینات، برای مصرف به عنوان ماده نسوز در صنایع حرارتی استفاده می شود

سیمان نسوز 500 ( Rf Cement 500 ) : 

حاوی بیش از 70% Al2O3 با اتصال هیدروکسیلی و فازهای CA2,CA برای مصرف به عنوان ماده نسوز با درصد خلوص بالا در صنایع حرارتی و آتمسفرهای CO.H2 به کار می رود

سیمان نسوز 550 ( Rf Cement 550 ): 

حاوی بیش از 80% Al2O3 با اتصال هیدروکسیلی و آلومینات کلسیم به عنوان ترکیب اصلی، دارای نسوزندگی و خواص ترمومکانیکی بالا و کاربردهای ویژه نسوز مانند آتمسفرهای احیاء هیدروژن

سیمان های چاه نفت

این سیمان ها برای درزگیری چاه های نفت به کار می روند. عمده این نوع سیمان ها دیرگیر بوده و در برابر دماها و فشارهای بالا مقاوم می باشند. این سیمان ممکن است در حفره چاه های آب و فاضلاب نیز به مصرف برسد

سیمان های پرتلند ضد آب

این سیمان به رنگ سفید، خاکستری تولید می شود. این نوع سیمان، انتقال مویینه آب را تحت فشار ناچیز یا بدون فشار، کاهش می دهد ولی جلوی انتقال بخار آب را نمی گیرد

سیمان های با گیرش تنظیم شده

سیمان با گیرش تنظیم شده به گونه ای کنترل و ساخته می شود که می تواند بتنی با زمان های گیرش از چند دقیقه تا یک ساعت تولید کند
سیمان های رنگی

این سیمان ها بیشتر جنبه تزئینی و آرایشی دارند و در نماسازی سیمانی و تولید بتن نمادار به مصرف می رسند

ترکیبات سازندۀ سیمان

مواد خام تشکیل دهنده سیمان اساسا از اکسیدهای کلسیم و سیلیسیم و آهن تشکیل شده‌است. این مواد در کوره با هم ترکیب شده و غیر از مقداری آهک آزاد باقی مانده، که فرصت کافی برای فعل و انفعال نداشته‌است، ترکیبات شیمیایی جدید و پایداری نتیجه می‌شوند. در هنگام خنک کردن مصالح، براساس سرعت خنک کردن، مواد به صورت بلوری و بی شکل ظاهر می‌گردند. دانه‌های بی شکل که اکثرا شیشه‌ای هستند و دانه‌های بلوری شده، درحالی که یک فرمول شیمیایی دارند، دارای خواص متفاوتی هستند. برای سیمان معمولی، درصد ترکیبات حاصل از فعل و انفعالات فوق با داشتن درصد اکسیدهای موجود در کلینکر و با فرض اینکه کریستاله شدن کامل انجام پذیرفته باشد قابل محاسبه‌است.چهارترکیب اصلی سیمان عبارتند از:تری کلسیم سیلیکات، دی کلسیم سیلیکات، تری کلسیم آلومینات، تترا کلسیم آلومینو فریت؛ که به ترتیب با علائم اختصاری به صورت: C۴AF C۳A C۲S C۳S نامیده می‌شوند
خواص ترکیبات اصلی سیمان: سیلیکات‌ها یعنی C۲S و C۳S ترکیبات اصلی و مهم سیمان می‌باشند و مقاومت سیمان هیدراته شده به آنها بستگی دارد. اکسیدهای تشکیل دهنده این سیلیکات‌ها تاثیرات مهمی روی شکل اتمی و کریستالی و خواص هیدرولیکی انها دارند. حضور C۳A در سیمان سودمند نیست. این ترکیب نقشی در مقاومت سیمان، به جز کمی در سن اولیه آن، نداشته و بعد از سخت شدن سیمان در صورت حمله سولفاتی با تشکیل سولفوآلومینات کلسیم (اترینگایت) سبب خرابی بتن می‌گردد. ولی C۳A در فرایند تولید در ترکیب اکسیدکلسیم با اکسیدسیلیسیم سهولت ایجاد کرده و سودمند است. C۴AF که به میزان کمی به وجود می‌آید در مقابل سه ترکیب دیگر نقش عمده‌ای در خواص سیمان ندارد. به هرحال این ترکیب با سنگ گج سیمان، سولفوفریت کلسیم تشکیل می‌دهد که این ماده هیدراتاسیون سیلیکات‌ها را تسریع می‌کند .